Реализация функций API на уровне системы программирования

При реализации функций API на уровне системы программирования эти функ­ции предоставляются пользователю в виде библиотеки функций соответствую­щего языка программирования. Обычно речь идет о библиотеке времени выпол­нения (RTL). Система программирования предоставляет пользователю библиотеку

Интерфейс прикладного программирования_______________________________ 301

функций и обеспечивает подключение к результирующей программе объектного кода, ответственного за выполнение этих функций.

Очевидно, что эффективность вызова функций API в таком варианте будет не­сколько ниже, чем при непосредственном обращении к функциям операционной системы. Так происходит, поскольку для выполнения многих функций API биб­лиотека RTL языка программирования должна все равно выполнять обращения к функциям операционной системы. Наличие всех необходимых вызовов и обра­щений к функциям операционной системы в объектном коде RTL обеспечивает система программирования.

Однако переносимость исходного кода программы в таком варианте оказывается самой высокой, поскольку синтаксис и семантика всех функций строго регламен­тированы в стандарте соответствующего языка программирования. Они зависят от языка и не зависят от архитектуры целевой вычислительной системы. Поэтому для выполнения прикладной программы на новой архитектуре вычислительной системы достаточно заново построить код результирующей программы с помощью соответствующей системы программирования.

Единообразное выполнение функций языка обеспечивается системой программи­рования. При ориентации на различные архитектуры целевой вычислительной системы в системе программирования могут потребоваться различные комбина­ции вызовов функций операционной системы для выполнения одних и тех же функций исходного языка. Это должно быть учтено в коде RTL. В общем случае для каждой архитектуры целевой вычислительной системы потребуется свой код RTL языка программирования. Выбор того или иного объектного кода RTL для подключения к результирующей программе система программирования обеспе­чивает автоматически.

Например, рассмотрим функции динамического выделения памяти в языках С и Паскаль. В С это функции malloc, realloc и free (функции new и delete в C++), в Паскале — функции new и dispose. Если использовать эти функции в исходном тексте программы, то с точки зрения исходной программы они будут действовать одинаковым образом в зависимости только от семантики исходного кода програм­мы. При этом для разработчика исходной программы не имеет значения, на какую архитектуру ориентирована его программа. Это имеет значение для системы про­граммирования, которая для каждой из этих функций должна подключить к ре­зультирующей программе объектный код библиотеки. Этот код будет выполнять обращение к соответствующим функциям операционной системы. Не исключено даже, что для однотипных по смыслу функций в разных языках (например, malloc в С и new в Паскале выполняют схожие по смыслу действия) этот код будет вы­полнять схожие обращения к операционной системе. Однако для различных вари­антов операционной системы этот код будет различен даже при использовании одного и того же исходного языка.

Проблема главным образом заключается в том, что большинство языков про­граммирования предоставляют пользователю не очень широкий набор стандарти­зованных функций. Поэтому разработчик исходного кода существенно ограничен в выборе доступных функций API. Как правило, набора стандартных функций ока-

302______________________________ Глава 9. Архитектура операционных систем

зывается недостаточно для создания полноценной прикладной программы. Тогда разработчик может обратиться к функциям других библиотек, имеющихся в со­ставе системы программирования. В этом случае нет гарантии, что функции, вклю­ченные в состав данной системы программирования, но не входящие в стандарт языка программирования, будут доступны в другой системе программирования, особенно если та ориентирована на другую архитектуру целевой вычислительной системы. Такая ситуация уже ближе к третьему варианту реализации API.

Например, те же функции malloc, realloc и free в языке С фактически не входят в стандарт языка. Они входят в состав стандартной библиотеки, которая «де-фак­то» входит во все системы программирования, построенные на основе языка С. Общепринятые стандарты существуют для многих часто используемых функций языка. Если же взять более специфические функции, такие как функции порожде­ния новых процессов, то для них ни в С, ни в Паскале не окажется общепринятого стандарта.